一种锥束CT中平板探测器输出图像校正方法

为了消除平板探测器缺陷在锥束CT重建切片中引起的伪影,提出一种投影图像校正方法.通过对投影图像进行暗场和增益不一致校正,推导了像元增益系数公式;对增益系数以及像元输出的期望和方差进行直方图分析以识别坏像素,根据坏像素分布特征设计相应的插补方案;通过局部屏蔽区域数据统计暗场波动幅度并逐行修正.实验结果表明,该方法使投影图像灰度分布均匀,像元输出波动和切片伪影得到有效抑制.     

三维锥束CT中几何参数的校正研究

计算机断层成像技术在工业和医学中的应用,三维锥束CT(Computed Tomography)是显微CT和工业CT目前研究的热点.三维锥束CT系统一般采用FDK重建算法,算法要求锥束中心射线垂直于探测器且投影在探测器中心,然而由于系统机械精度的不足难满足要求,从而给重建结果带来伪影.为解决上述问题,提出了一种投影数据的校正方法:在重建前首先根据几何参数对每幅投影数据进行修正,修正完后再进行重建.实验结果证明:改进后能有效地改善几何参数误差引起的图像失真,对三维锥束CT扫描系统的几何校正具有重要意义.     

定步长压缩感知锥束CT重建算法

针对锥束CT成像系统中投影数据不完全的图像重建问题,提出了一种定步长压缩感知锥束CT重建算法。首先将锥束CT重建问题归结为投影数据均方误差作为数据保真项、全变分作为正则项的无约束优化问题,分析目标函数的Lipschitz连续性;然后近似计算Lipschitz常数,求出梯度下降步长,利用梯度下降法进行重建;最后对CT投影数据采用联合代数重建算法更新重建图像。在每次迭代过程中调整梯度下降步长,提高重建算法的收敛速度。Shepp-Logan模型的无噪声实验结果表明,该算法的重建图像信噪比分别比联合代数重建算法、自适应最速下降-凸集投影算法、BB梯度投影算法的重建图像信噪比高出13.7728 dB、12.8205 dB、7.3580 dB。仿真试验表明该重建算法提高了收敛速度,同时减少了重建图像的相对误差,极大提高了用少量投影数据重建的图像质量。     

定步长压缩感知锥束CT重建算法

针对锥束CT成像系统中投影数据不完全的图像重建问题,提出了一种定步长压缩感知锥束CT重建算法。首先将锥束CT重建问题归结为投影数据均方误差作为数据保真项、全变分作为正则项的无约束优化问题,分析目标函数的Lipschitz连续性;然后近似计算Lipschitz常数,求出梯度下降步长,利用梯度下降法进行重建;最后对CT投影数据采用联合代数重建算法更新重建图像。在每次迭代过程中调整梯度下降步长,提高重建算法的收敛速度。Shepp-Logan模型的无噪声实验结果表明,该算法的重建图像信噪比分别比联合代数重建算法、自适应最速下降-凸集投影算法、BB梯度投影算法的重建图像信噪比高出13.7728dB、12.8205dB、7.3580dB。仿真试验表明该重建算法提高了收敛速度,同时减少了重建图像的相对误差,极大提高了用少量投影数据重建的图像质量。     

偏心螺旋锥束CT的Katsevich修正重建算法

在实际的锥束工业CT中,射线源焦点与探测器中心的水平高度不一致及转心偏移等原因会使获得的实际投影数据发生偏移。如果直接利用实际扫描所得投影数据进行图像重建,得到的图像不清晰。针对以上问题,该文修正Katsevich精确重建算法,以适应偏心的CT成像系统。将投影数据的偏移转换为探测器中心的偏移。在重建过程中,根据探测器的中心偏移量,对滤波线方程、滤波前后的重排和校正以及反投影过程进行修正处理。计算机仿真实验结果证实,该方法可以有效减小投影数据的偏移对重建图像的影响。     

锥束CT检测成像仿真系统的研究与实现

设计并实现一个用于CT专业教学和科研的锥束CT检测成像仿真系统.该仿真系统能够模拟对CT设备的控制,生成正投影数据,重建被测物体,并能对重建结果进行三维显示.该系统包括如下关键技术:按真实比例对CT设备建模,实现了锥束CT工作过程的可视化;用场景图方法组织CT场景,简化了场景图形的管理方式;采用GPU加速CT正投影、图像重建和体绘制算法,在一定程度上解决了锥束CT大数据量快速计算问题.实验结果表明,该系统具有较快的运行速度,可满足用户交互操作的需要.     

非PI线的半覆盖螺旋锥束CT的Katsevich重建

半覆盖螺旋锥束CT可以扩大传统螺旋锥束CT的视场区域,但是每个投影角下的投影数据都是横向截断的。Katsevich算法作为一种精确的重建算法,它可以得到质量较高的重建图像,但是它要求PI线上的数据是非截断的,无法直接应用于半覆盖的螺旋锥束CT。根据半覆盖螺旋锥束CT的特点和Katsevich算法本身的分析,提出了一种非PI线的Katsevich算法。它将求导后的投影数据直接沿探测器的行方向进行滤波,而不是将投影在Tam窗内重排后滤波。反投影时,也不需要根据重建点求相应的PI区间,而是直接根据重建点的z坐标求出的2π区间。实验结果表明,提出的成像方法避开了PI线对重建的影响,得到了待检测区域的完整图像。     

三维锥束重建中滤波器的设计

设计了几种用于CT三维锥束图像重建的滤波器,并将其对图像质量的影响进行了分析。CT是一种先进的成像技术,现已被应用于多个领域。CT图像重建算法多采用滤波反投影法,滤波是此方法的核心部分。本文介绍了三维锥束近似重建的基本原理,分析并设计了几种用于CT锥束图像重建的滤波器,并且通过投影数据的图像重建结果分析了不同滤波函数对断层图像重建质量的影响。实验结果证明：所设计的几种滤波器能较好的满足实际图像重建的要求。     

基于三维加权和双域滤波的螺旋CT伪影校正

螺旋CT重建会受到锥束伪影和风车伪影的影响,锥束伪影是由于锥角和螺距过大而导致的,而风车伪影由纵向方向采样不足引起,为了降低锥束伪影与风车伪影对CT图像的影响,提出一种螺旋CT伪影校正算法;首先采用三维加权螺旋FDK算法进行重建,有效去除重建图像中的锥束伪影,然后采用改进的双域滤波算法对含风车伪影图像进行校正;三维加权螺旋FDK算法通过对大锥角的射线给予不利权重来抑制锥束伪影,改进的双域滤波算法可以在去除风车伪影的同时保留更多的细节;计算机仿真实验结果表明,该算法能有效地抑制重建图像中的锥束伪影和风车伪影,提高CT图像的质量。     

一种基于先验图像的锥束CT 金属伪影校正算法

为了有效抑制锥束CT(CBCT)重建中金属植入物引入的伪影,提出一种基于先验 图像的金属伪影校正算法。首先对含金属伪影的重建图像进行双边滤波、金属阈值分割、组织 聚类等预处理,获得金属图像和不含金属信息的先验图像;再对二者正向投影,获得金属投影 区域和先验投影数据;而后利用先验投影数据及金属边界邻域的投影数据对金属投影区域插值, 获得修复的投影数据;最后利用FDK 算法对修复的投影数据重建,并将其与金属图像融合,获 得最终的校正图像。为了验证该算法的性能,利用三维Shepp-Logan 头部模型数据和临床头部 CT 数据开展金属伪影校正实验,结果表明：与常用的线性插值算法和图像修补算法相比,该算 法的校正图像均方根误差最小、峰值信噪比最大。这说明该算法在有效保留图像边缘信息的同 时,可有效地抑制金属伪影。     

锥束CT的图像分块OSEM重建算法

在计算机断层成像（CT）中,有序子集最大期望值算法（OSEM）能够在较短的时间内重建出高质量的图像。对含有噪声的投影数据,投影旋转分度子集划分的不同会影响到图像的重建质量和收敛速度。针对三维锥束CT情况,研究了一种基于图像分块的变子集OSEM重建方法,该方法将图像空间分割成等大小的图像块,然后在迭代过程中,对于不同的图像块用变化的子集进行图像重建。计算机仿真实验表明：该方法在锥束CT图像重建中,能够在抑制噪声的同时提高重建图像的收敛速度。     

基于双调和插值的锥束CT金属伪影校正算法

在计算机断层扫描(CT)中,金属植入物会引入严重的伪影,导致图像质量降低影响诊断价值。为了对锥束CT中的金属伪影进行校正,提出了一种基于双调和方程的金属伪影校正算法。首先,对含金属伪影的重建图像进行双边滤波和金属阈值分割,获得金属和非金属图像;然后,对二者进行正向投影,获得金属投影区域和先验投影图像;接下来,利用先验投影图像对原始投影进行归一化,并对金属区域进行双调和方程插值修复,获得修复的投影数据;最后,对修复的投影数据去归一化,并利用FDK算法进行重建,再与金属图像融合获得最终的校正图像。为了验证该算法的性能,采用实际拍摄的数据进行金属伪影校正实验。结果表明,与常用的线性插值校正算法和归一化校正算法相比,所提算法ROI区域内图像的均方根误差分别减少了22%和8%,有效地抑制了金属伪影,优于常用的去金属伪影算法。     

基于正弦图的投影旋转中心校正方法

CT转台受仪器精度等影响会导致投影旋转中心偏移,这将严重影响重建图像的质量。因此,在CT重建前,投影旋转中心的精确校正是必不可少的。根据radon变换推导了平行束扫描模型投影旋转中心的计算公式,确定了正弦图中0°和180°的样本投影地址均值的一半就是投影旋转中心的地址。根据上述方法,将sino图中0°和180°对应的数据各复制N次得到图像矩阵A,同时采用"Chan-Vese"对其进行二值化分割,得到0°和180°样本投影地址并计算投影旋转中心,最后以此为中心对sino图在水平方向上裁剪进行校正。通过仿真和真实实验,表明该方法能够高精度地校正投影旋转中心,有效地提高重建图像质量。     

锥束CT系统安装参数确定技术研究

锥束CT系统普遍采用滤波反投影(FDK)重建算法,该算法要求旋转工作台中心必须与FDK算法重建中心一致。受扫描系统安装定位精度限制,这一条件很难得到充分满足,从而引起重建切片图像出现伪影。为此,文章提出了一种基于细琴弦重建图像评估的黄金分割迭代搜索法来精确确定投影中心,还可确定射线源与旋转中心距离以及探测器安装旋转角、倾斜角等参数,实验证明了该方法的有效性。该方法对工业CT扫描系统的调试和校正具有重要意义。     

基于最小圆柱区域的锥束CT快速图像重建

传统锥束CT通常选取立方体或其内切圆柱作为图像重建的区域,因此考虑到工业CT重建目标尺寸差异较大的特点,提出了一种基于最小圆柱区域的快速三维图像重建方法。首先由不同视角下的锥束投影数据通过直线扫描转换算法构建重建目标的最小区域包络图;然后通过区域填充方法来进一步确定最小区域包络;在此基础上,采用中点圆算法得到最小圆柱区域的半径。该方法能够根据重建目标的尺寸自适应地确定最小圆柱重建区域,从而减少了不必要的计算。实验结果表明,该方法有效地提高了ART算法的重建速度,同时取得了较好的重建质量。     

基于 L0 范数平滑和图像分割的 CT 图像阴影校正技术研究

锥束CT的图像阴影问题严重影响了其CT值精度、低对比度目标的检测能力及剂量计算的准确性,限制了锥束CT在临床上广泛应用.为了消除图像阴影,文章首先对原始CT图像进行多阈值的图像分割,把骨骼和软组织分离并赋予标准的CT值得到模版图像;然后,利用L0范数平滑算法对原始CT图像进行边缘保护平滑,得到去除图像纹理信息的平滑图像,之后两幅图像做差后利用低通滤波即可得到图像阴影分布;最后把估计的阴影分布补偿至原始图像,得到阴影校正图像.实验发现校正后的感兴趣区域的CT误差由大于115HU下降至小于13HU,整体图像非均匀度由大于9％下降至小于1％.实验结果表明,基于L0范数平滑和图像分割的CT图像阴影校正方法可以有效地校正CT图像阴影,具有一定的临床应用价值.     

扇束CT极坐标反投影重建算法的对称优化

为了提高扇束滤波反投影(FBP)算法重建图像的速度,提出一种极坐标反投影算法的优化快速重建方法。算法利用三角函数对称性对多幅预处理后的投影数据同时进行极坐标反投影运算;在反投影数据坐标转换时运用像素位置参数的对称性,以减少双线性插值的计算量。实验结果表明,在不牺牲重建图像质量前提下,与传统卷积反投影重建算法相比,优化算法的重建速度提高8倍以上。该优化方法也适应于三维锥束重建,并可推广到多层螺旋三维重建。     

基于不规则螺旋扫描CT图像重建算法的研究

锥束螺旋CT可以解决长物体的检测问题,目前广泛应用的锥柬螺旋CT主要采用螺旋FDK算法进行图像重建,近年采为了使算法能更应用于买际,许多学者对标准的螺旋轨迹进行了拓展。针对这一情形,本文提出了变螺距不规则螺旋扫描轨迹,变螺距螺旋扫描可根据目标物体形状的变化,随时做出调整以获得最佳的图像重建质量,有更快的扫描速度和更高的时间、空间分辨率。本文首先设计了两种随投影角度自适应变化的变螺距螺旋轨迹函数,然后采用近似FDK重建算法进行重建。仿真结果表明,变螺距螺旋FDK重建算法能够重建出较好的图像质量,本文的研究可以促进实用变螺距螺旋锥束CT的发展。     

螺旋轨迹Shepp-logan模型的投影仿真

锥束螺旋CT是现代CT 领域内一个活跃的研究方向.为了验证三维CT 重建算法的有效性和准确性,研究仿真模型的投影数据是十分必要的.本文首先利用解析几何和求解二次方程的方法推导了螺旋轨迹扫描下的锥束射线投影仿真公式,给出3D Shepp-Logan头部模型在不同螺距下的投影仿真结果.其次,采用Katsevich方法实现了...     

CT扫描测量的优化设计与实现

采用正交光路的有限角投影数据重建图像,从投影方向和投影系数两方面对CT扫描测量进行优化设计.在投影系数计算中,通过扫描线与平行于两坐标轴的平行线束交点坐标,快速精确计算出扫描线穿过每个像素格子的长度.计算机仿真结果表明,此优化设计可靠、有效,在保证最大误差不超过5%,平均误差不超过1%的条件下,计算量可减小一半,计算速度提高两倍.